مطالعه عددي تاثير نازل هاي امتداد يافته بر كاهش پساي دماغه پخ به همراه جت مخالف در جريان مافوق صوت آشفته

Numerical study of the effect of the extended nozzles on drag reduction of blunt body with counter-flow jet in supersonic turbulent flow

در اين مطالعه، با استفاده از يك روش تركيبي، اثر جت مخالف تزريق شده از نازل امتداد يافته، بر كاهش پساي آيروديناميكي، بررسي شده است. ميدان جريان حول جسم نيم‌كروي، در جريان آزادي با ماخ 4 شبيه‌سازي شده است. نتايج با ارائه يك حلگر سه‌بعدي و بكارگيري فرم كامل معادلات ناوير- استوكس و انرژي به همراه مدل اصلاح شده انتقال تنش برشي بدست آمده است. اعتبارسنجي عددي مناسب، با مقايسه توزيع فشار سطح در نسبت فشار صفر جت به جريان آزاد و پساي وارد بر دماغه در نسبت فشارهاي 0 تا 3، صورت گرفته است. در اين پژوهش، به منظور تحليل اثر امتداد يافتگي، از چهار نازل استفاده شده است. نتايج تحقيق حاضر نشان مي‌دهد كه امتداد يافتگي نازل با ايجاد تغيير در شكل شوك كماني، اثر قابل ملاحظه‌اي بر پساي موجي دماغه دارد. در يك نسبت فشار مشخص، اثر جت تزريق شده از نازل امتداد يافته بر كاهش پساي دماغه در مقايسه با تزريق مستقيم جت از دماغه، بيشتر است. اين اثر در تمامي نسبت فشارها (0 تا 4) قابل مشاهده است. از سويي ديگر، افزايش محدود نسبت فشار در يك طول ثابت از نازل امتداد يافته، منجر به كاهش بيشتر پساي كل شده است. هرچند، در نسبت فشارهاي بالاتر، افزايش خطي پسران جت باعث شده است تا پساي كل وارد بر دماغه افزايش يابد. همچنين، نتايج نشان مي‌دهد كه افزايش طول نازل در يك نسبت فشار ثابت، منجر به افزايش عمق نفوذ جت و كاهش بيش از پيش پساي كل مي‌شود.

The effect of counterflow jet through an extended nozzle on reducing aerodynamic drag is analyzed by using a combined method. Flow field is simulated around a hemispherical body in a free stream with Mach 4. The results are reached by providing a 3D solver and applying the complete form of Navier-Stokes and energy equations along with modified shear stress transport model. Appropriate numerical validation has been made by comparing the surface pressure distribution in the zero pressure ratio of jet to free-stream and drag on the nose at a pressure ratio of 0 to 3. Four nozzles were used to analyze the effect of extending. The results show that the nozzle extensions have a significant effect on the wave drag after changing the shape of the bow shock. In a given pressure ratio, the effect of injected jet from the extended nozzle over the reduction of the nose is higher than that of direct jet injection from the nose. The effect is visible in all pressure ratios. Furthermore, a limited increase in the pressure ratio over a fixed length of the extended nozzle has led to a further reduction of total drag. However, in the higher pressure ratios, the linear increase of the retro jet has led to an increase in the total drag on the nose. The results also show that increasing the nozzle length in a constant pressure ratio leads to an increase in the depth of jet penetration and a larger reduction of total drag.